地球年龄比太阳大
江发世
地球是在太阳系外形成的,在距今5.48亿年前被太阳捕获,地球成为一颗绕太阳旋转的行星,地质时期到了古生代,地球开始有了阳光,震旦纪形成的冰川融化,动物爆发式出现和发展。
原始地核捕获宇宙高温熔融物质,形成巨厚熔融层,温度降低形成原始外壳。熔融物质冷却凝固产生水和大气,再加上从宇宙捕获形成水圈和大气圈。火山岩、沉积岩、变质岩和陨石等组成地壳。
地核与熔融层间形成内过渡层,与地壳间形成外过渡层(传统分层的地幔),熔融层形成液态层(传统称之谓的外地核),这就是地球形成的过程和圈层状结构的成因。
从恒星的定义即在宇宙中能自身发光和热的天体叫做恒星,地球是一颗失去生命的恒星。地核捕获高温熔融物质形成捕获型恒星(参见我的《恒星起源与演化》一文),熔融物质冷却形成外壳,终结恒星生命,被太阳捕获,成为太阳系的行星。
地壳岩石年龄分析为36亿年,推测为45亿年。由此证明,地球终结恒星生命的时间到现在为45亿年。
太阳现在发光发热为恒星,同地球相比,地球已经结束恒星时期,它比太阳早一个星期时代,是太阳的父辈,年龄比太阳大。
恒星期的长短即恒星寿命与恒星类型,与恒星是否同宇宙其他星球形成星系等因素有关。
1.传统观点
传统观点认为太阳的年龄比地球大或同龄,得出这一结论来源于太阳系成因或起源理论。
传统观点认为绕太阳旋转的星球形成于太阳系内,叫做系内成因说。可以分为三大学派:分出说、俘获说、共同形成说。
(1)、分出说(也叫灾变说)
在这一学派中,有的认为是另外一颗恒星碰到太阳,碰出了物质,这些碰出的物质形成了行星。
有的认为:太阳曾经出现过巨大规模的变动,例如太阳的自转速度变快,由一个恒星分裂为两个恒星,后来因为某种原因,其中一个离开了,离开时所留下的物质形成行星。
有的认为:太阳原来是一对双星,其中一颗子星被另外靠近的一颗大星拉走了或俘获了。在子星被拉走或俘获时所留下来的物质形成了太阳系现在的行星。
也有的认为:太阳的伴星爆发成超新星,留下的物质形成了行星。另外还有的观点认为是太阳自身抛射出来的物质形成了行星。
(2)、捕获说
这一学派的共同看法认为是太阳先形成的。太阳形成后捕获了周围的或宇宙空间里的其它星际物质,而由这些物质形成了行星。
(3)、共同形成说
形形色色的各类星云说都是属于这一学派。这一学派认为:太阳系是由一个星云形成的。尽管各学者对太阳系内的星球形成和自转及公转有各自的见解,但他们都共同认为太阳系是由一个原始星云逐渐演化而形成的。
2.传统观点不能解释太阳系的特征
(1)、星球运动姿势特征
地球是倾斜在轨道上自转,天王星是躺着在轨道上自转,其它几颗星球为直立或倾斜着自转。
(2)、星球公转方向特征
绕太阳公转的星球,九颗行星都为逆时针方向公转,而有些彗星如哈雷彗星为顺时针方向绕太阳公转。
(3)、星球自转方向特征
太阳系的金星自转方向为顺时针,它的自转与它的公转方向相反。而其它八颗行星都为逆时针方向自转并同公转方向相同。
(4)、星球分布特征
太阳系的九颗行星公转轨道面都在太阳赤阳面两侧附近,而彗星的公转轨道面从太阳两极到太阳赤道各纬度都有分布。
(5)、星球轨道形状特征
绕太阳公转的星球轨道形状为:近圆形、椭圆形、抛物线形和双曲线形。在太阳系中,水星、金星、地球、火星等,它们的绕太阳公转轨道形状为近圆形,而外围的其它星球公转轨道为椭圆形。太阳系的彗星公转轨道为椭圆形、抛物线形和双曲线形。
(6)、太阳系内星系特征
由彗星和行星绕太阳旋转所形成的太阳系的上述五个特征,对于由卫星绕行星旋转所形成的行星系来说基本相同。
3.星系及分类
太阳系是宇宙中众多星系中的一个,为研究和探讨太阳系起源,需要对星系进行研究和探讨。
星系定义
在宇宙中,由两颗或两颗以上星球所形成的绕转运动组合体或集合体叫做星系。
星球的绕转形式有两种:一是众多质量小的星球绕质量大的中心星球转动,如太阳系众多行星和彗星等绕太阳转动;二是两颗星球围绕共同质心相互转动,如地球和月亮组成的地月星系,二者共同围绕地月质心转动。绝大多数星系属于前者。
在宇宙中,有众多的星系,这些星系大小不一,形态各异,为了研究星系的成因,需要对宇宙中的星系进行分类。
星系分类
美国天文学家哈勃对宇宙中的星系按其形态或叫结构类型划分为三大类:椭圆星系、旋涡星系、不规则星系。
本文的星系分类:
(1)、按照星系之间是否有隶属关系
将宇宙中的星系划分为独立星系和从属星系。在宇宙空间中独立运行,它没有环绕中心体旋转,这样的星系叫做独立星系。而环绕中心体运行的星系如太阳系绕银心运转,地月星系绕太阳运转,这样的星系叫做从属星系。
(2)、按照中心星是否旋转
划分为核旋转星系和核不旋转星系。在宇宙中独立星系它的核有的旋转有的不旋转。而从属星系它的核都是旋转的。
(3)、按照星系运行的轨迹
划分为直线运动星系和曲线运动星系。在宇宙空间中,那些独立星系在主星带领下按照主星形成时的射线方向在宇宙空间内进行直线运行。有的星系如从属星系则是绕着主星进行曲线运行。
(4)、按照星系所在的空间位置
划分为系内星系和宇宙星系。凡是在星系内运动的星系叫做系内星系;凡是在星系外宇宙空间里独立运动的星系叫做宇宙星系。
(5)、按照星系形成的年龄
划分为年老星系和年轻星系。凡是那些在宇宙空间中或在星系内部形成时间比较长年龄大的星系叫做年老星系,年老的星系大都已演化成为比较规则的星系;在宇宙空间或在星系内部有的星系刚刚形成或形成不久,这样的星系叫做年轻的星系,年轻的星系大都呈不规则状态。
(6)、按照星系中星球的关系
划分为中心式星系和伴星式星系。由众小质量星球绕大质量星球运动所组成的星系叫做中心式星系,如太阳系、银河系等,大质量星球叫做主星或中心星;由两颗星球互绕二者中心质点运动所组成的星系叫做伴星式星系,如地球和月亮所组成的地月星系。
4.模拟试验
一个太阳系成因理论或叫假说不仅能解释太阳系的特征,而且也能解释行星系和其它星系的特征。
为了研究太阳系的成因和解释太阳系的特征,用一块磁铁和一个小铁球,做以下试验:
试验一
小铁球用线吊起来挂在空中不动,将用线吊着的磁铁块和小铁球在一个水平面上,磁铁块在小铁球的西面,由北向南运动,如下图1:
图1磁铁快从铁球西侧运动示意图
试验结果如下(见下图):
当两者相距适当的运动距离,如果磁铁块运动速度慢,在靠近小铁球时,小铁球就被磁铁块吸了去(图2A);当磁铁块以适当的速度运行时,小铁球就会沿着一个近圆形轨迹绕磁铁块转动(图2B);当磁铁块以较快的速度从小铁球一侧通过时,小铁球就是一个抛物线弧形或双曲线弧形从磁铁块一侧运动过去(图2C)。同时小铁球也产生如图E方向的自传。
图2试验一结果示意图
试验二
如同试验一,不同的是:让磁铁块在小铁球的东侧由南向北运动,如图3:
图3磁铁快从铁球东侧运动示意图
试验结果如下:
公转和自传方向就完全反向了。
试验三
如同试验一,不同的是,让小铁球沿F方向自传,然后磁铁块在小铁球西侧由北向南运动,如图4:
图4试验三模拟试验结果示意图
试验结果如下:
小铁球仍然沿F方向转动,只是自传速度变慢了。
4.太阳系起源
太阳系定义:由行星、彗星等天体绕中心星球太阳所组成的绕转运动组合体叫做太阳系。
4.1绕太阳公转轨道形状的成因
太阳系成员的轨道形状由进入太阳系时的相对速度和相对距离等因素决定。太阳所捕获的行星或彗星其运动速度小了,就“掉”进太阳了;速度正好,其轨道形状为近圆形;其速度大一点,轨道形状为椭圆形;如果速度再大一点,其轨道形状就成为抛物线形或双曲线形。
4.2太阳各纬度都有星球分布的成因
天体可以从各个方向和各种角度飞近太阳的身边,这些天体能够从太阳两极处和各纬度及赤道被太阳捕获而成为太阳系的成员。因此在太阳赤道面附近和极处及各纬度都有星球分布。
4.3行星集中在太阳赤道附近的成因
太阳是一个巨大的引力球,这个引力球是绕轴自转的,自转就会产生离心力。离心力在球的极处最小,在近赤道处离心力大。所以太阳系年龄老的行星在太阳自转离心力场的作用下集中到太阳赤道面附近。
4.4星球直立、倾斜和躺在轨道运行的成因
在太阳系中,在轨道上直立自转的行星,它们就是在太阳赤道附近进入太阳系的。倾斜在轨道上自转的行星,是在太阳相应的纬度处进入轨道的,后来在太阳离心力场的作用下运行到了现在的位置。横躺在轨道上自转的天王星,是在太阳极处进入轨道的,以后在太阳引力场的离心力作用下来到了太阳赤道面附近。
4.5星球公转反向(如哈雷彗星)的成因
同向公转的太阳系天体,它们是在同一侧进入太阳系轨道的。公转反向运行的天体,是在太阳的另一侧进入太阳系轨道的。
4.6星球自转反向的成因
自转反向的金星,说明它在进入太阳系轨道之前就已是顺时针方向自转着的。当它进入太阳系轨道时,所产生的潮汐扭动力小于原来已有的自转力。所以金星仍然保存原来的自转方向,只不过是自转速度已变的特别慢,自转周期特长。
4.7行星系的成因
行星周围的卫星形成过程同太阳系。而且在卫星的周围可能存在子卫星和孙卫星,小行和彗星的周围都可以有卫星,都可以形成绕转运动组合体即星系,它们的成因和太阳系的成因一样。
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